Synthese und katalytische Aktivität von Gold-Intercalated in den Wänden der mesoporösen Silicat-
Summary
Here, we present a protocol with a sol-gel process to synthesize gold intercalated in the walls of mesoporous materials (GMS), which is confirmed to possess a mesoporous matrix with gold intercalated in the walls imparting great stability and recyclability.
Abstract
Als vielversprechenden katalytisch aktiven Nanoreaktor wurden Gold-Nanopartikel in mesoporösen Siliciumdioxid (GMS) interkaliert erfolgreich synthetisiert und Eigenschaften der Materialien wurden untersucht. Wir verwendeten eine Eintopf Sol-Gel-Ansatz, um Gold-Nanopartikeln in den Wänden der mesoporösen Siliciumdioxid einlagern. Mit der Synthese zu starten, wurde P123 als Matrize verwendet, um Mizellen zu bilden. Dann wurde TESPTS als Oberflächenmodifizierungsmittel verwendet, um Nanopartikel aus Gold einlagern. Nach diesem Verfahren wurde in TEOS als Siliciumdioxid-Quelle, die eine Polymerisation in saurem Milieu unter zugegeben. Nachdem die hydrothermische Bearbeitung und die Kalzinierung wurde das Endprodukt erworben. Verschiedene Techniken wurden eingesetzt, um die Porosität, die Morphologie und Struktur der Gold interkalierten mesoporösen Siliciumdioxid charakterisieren. Die Ergebnisse zeigten eine stabile Struktur von mesoporösem Siliciumdioxid nach gold Interkalation. Durch die Oxidation von Benzylalkohol als Bezugsreaktion zeigten die GMS Materialien hoher Selecvität und Recyclingfähigkeit.
Introduction
Als eine neue Technologie, die ein großes Potenzial in der Katalyse-Anwendungen hat, haben nanoskaligen Materialien intensive Forschungsinteresse in den letzten Jahrzehnten erhielt. Unter den nanoskaligen Katalysatoren berichtet, haben Edelmetallkatalysatoren wie Au, Ag, Pd und Pt weltweite Aufmerksamkeit 1-3 angezogen. Wählen katalytischer Reaktionen gehören die Oxidation von Kohlenmonoxid Forscher auf Au, Heck-Reaktion auf Pd-Katalysatoren und Wasserspaltung mit Pt. Trotz der vielversprechenden katalytische Potential wird nanoskalige Gold in ihrer Anwendbarkeit wegen der Deaktivierung von Vergiftungen, Verkokung thermischen Abbau, und Sintern beschränkt. Es wurde berichtet, dass Gold, als Vertreter für Edelmetalle, hat eine hohe Selektivität und ist weniger anfällig für Metall Auslaugen Überoxidation und Selbstvergiftung 4. Jedoch ist die katalytische Leistung von Gold hängt stark von der Partikelgröße. Haruta et al. Hat die Beziehung zwischen Katalysatorleistung und gehen gemeldetld Clusterdurchmesser, was die höchste Aktivität von Gold-Katalysatoren mit Partikelgröße ~ 2,7 nm 5.
Die Teilchengröße der Edelmetalle können durch das Herstellungsverfahren 6-9 gesteuert werden; jedoch das Haupthindernis zur breiten Anwendung bleibt Aggregation und Aktivitätsverlust. Um das Problem der Sinterung zu lösen, ist ein übliches Verfahren, um nanoskalige Teilchen auf einem Trägermaterial zu immobilisieren. Verschiedene Trägermaterialien aufgebracht wurden einschließlich poröses Siliciumdioxid 10-11, halbleitende Metalloxide 12-13, Polymere 14, Graphen 15 und 16 Kohlenstoffnanoröhren. Unter den verwendeten Materialien ist poröses Siliciumdioxid ein attraktives Material als Träger, weil es nur schwach sauren, relativ inert, thermisch und chemisch stabil und kann mit sehr gut definierten meso- / Mikroporosität hergestellt werden. Die poröse Struktur bietet eine gute Unterstützung für Metallpartikel, sondern auch vermittelt größenselektive Substrat Zugang zuDie Metallkatalysatoren. Diese Selektivität ist wegen der Abstimmbarkeit mit diesen porösen Materialien verbunden sind besonders vielversprechend. Oft werden Goldpartikel als äußerst mobil auf Siliciumdioxidoberflächen 17-18 zu sein und bilden leicht sehr groß (über 50 nm) unreaktiv Teilchen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird, so dass es schwierig zu Goldnanopartikeln auf Kieselgel 19 vorzubereiten. Mukherjee et al. Berichteten Immobilisierung monodisperse gold auf mesoporösen Siliciumdioxid MCM-41 3-Aminopropyl-trimethoxysilan und 3-Mercaptopropyl-triethoxysilan sowie die unterstützten Goldnanopartikel wurde gefunden, daß für Hydrierungsreaktionen hochaktiv, und ein Auswaschen von Gold wurde festgestellt, in der Reaktion 20.
Nach dem Bericht der Oberflächenmodifikation von mesoporösen Siliciumdioxid berichteten wir ein Verfahren, um Gold herzustellen interkaliert in die Wand des mesoporösen Siliciumdioxid (GMS). Darüber hinaus bietet das mesoporöse Siliciumdioxid Ansatz eine skalierbare apAnsatz, um potenziell unabhängig zu verändern den Katalysator und porösen Umgebung. Da katalytische Prozesse von entscheidender wirtschaftlicher Bedeutung könnten die Vorteile weit reich sein. Die Fähigkeit zur Entwicklung "grüner" Katalysatoren würde eine tiefgreifende positive Auswirkungen auf die Umwelt haben und zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz wichtige industrielle Prozesse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Im Syntheseprotokoll ist darauf zu Tensidkonzentration pH-Lösung und der Reaktionstemperatur für die erfolgreiche Bildung von GMS. Die kritischen Schritte 1.2, 1.3, 1.4 und 1.6. Die oben genannten Parameter steuern die kritische Packungsparameter und Phase Mizellen aus Tensid gebildet. Die Phase und die Morphologie der Mizelle bestimmt den Endzustand Silica-Matrix, die als Rahmen für die GMS dient. Auch bei der Entstehung wichtig ist die Reihenfolge und die Zeit, die HAuCl Lösung zuzugeben. TEOS und TESPTS wirken al…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge National Science Foundation grant CHE- 1214068 for supporting this research project.
Materials
| poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) | Aldrich | 435465-250ML | |
| tetraethoxysilane | TCI | 201-083-8 | |
| bis[3-(triethoxysilyl)propyl]-tetrasulfide | GELEST | SIB1825.0-100GM | |
| chloroauric acid | Aldrich | 520918-1G | |
| benzyl alcohol | Sigma-Aldrich | 305197-1L | |
| nitrogen physisorption | Micromeritics | Tristar II | |
| X-ray diffraction | Philips | X'Pert Pro | |
| transmission electron microscopy | Philips | CM200 | |
| gas chromatography | Shimadzu | GC-2010 |
Referências
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